Ecuațiile lui Einstein dezvăluie că gravitația se poate rupe și reconecta așa cum o fac câmpurile magnetice

Gravitația se poate rupe și reconecta. Gravitația există peste tot în Univers. Este o componentă fundamentală a acestuia, responsabilă de formarea stelelor și planetelor și de mișcarea galaxiilor. Deși ne menține pe Pământ și ține planeta la un loc, oamenii de știință încă descoperă proprietăți surprinzătoare ale gravitației, la peste un secol de la formularea teoriei relativității generale de către Albert Einstein.

Gravitația se poate rupe și reconecta. O nouă cercetare realizată de fizicienii Luca Comisso, de la Universitatea Columbia (SUA), și Felipe A. Asenjo, de la Universitatea Adolfo Ibáñez (Chile), sugerează că și câmpurile gravitaționale ar putea să se rupă și să se reconecteze în configurații noi, asemenea câmpurilor magnetice de pe Soare.

„Nu modificăm relativitatea generală și nu introducem o fizică nouă dincolo de aceasta. Identificăm, mai degrabă, principii fizice care au rămas nerecunoscute timp de peste un secol”, a declarat Comisso pentru ScienceAlert.

În viața de zi cu zi, gravitația este percepută drept forța care ne ține pe sol. Potrivit relativității generale, însă, aceasta este descrisă printr-un câmp: curbura spațiu-timpului provocată de masă și energie, care influențează mișcarea materiei și a luminii. Ecuațiile lui Einstein permit explicarea unor fenomene precum devierea luminii stelelor sau undele gravitaționale produse de ciocnirea găurilor negre.

Universul conține și alte tipuri de câmpuri. Pe Soare, câmpurile magnetice străbat plasma încărcată electric, iar liniile lor se pot rupe și reconecta într-un proces numit reconectare magnetică. Acest proces eliberează energia care alimentează erupțiile solare.

Gravitația se poate rupe și reconecta

Cercetătorii au demonstrat matematic că gravitația ar putea avea un comportament asemănător. Ideea a pornit de la o lucrare anterioară, realizată împreună cu fiziciana Maricarmen A. Winkler. Calculele lor arătaseră că, în anumite condiții, conexiunile dintre diferite regiuni ale câmpurilor gravitaționale pot rămâne neschimbate chiar dacă spațiu-timpul evoluează. Fenomenul seamănă cu ceea ce se întâmplă în plasma încărcată electric, unde liniile câmpului magnetic își pot păstra conexiunile în timp ce plasma se deplasează și își schimbă forma.

Pornind de la această analogie, Comisso și Asenjo au revenit la ecuațiile lui Einstein și au analizat ce se întâmplă atunci când condițiile care mențin aceste conexiuni se destramă. Rezultatele indică faptul că, în anumite circumstanțe, câmpurile gravitaționale se pot reconecta în configurații noi. Cercetătorii au numit procesul „reconectare gravitațională”.

Spre deosebire de liniile câmpurilor magnetice, structurile care descriu câmpul gravitațional se extind prin cele patru dimensiuni ale spațiu-timpului: trei spațiale și una temporală. Acestea sunt reprezentări matematice, nu obiecte fizice. Pe măsură ce spațiu-timpul evoluează, ele se pot întinde, curba, rupe și reconecta. Asta nu înseamnă că spațiu-timpul se destramă, ci că se modifică modul în care diferitele sale regiuni sunt conectate.

Fenomenul încă nu a fost observat în realitate

Deocamdată, reconectarea gravitațională este doar o posibilitate teoretică, nu un fenomen observat în natură. Totuși, ar putea ajuta la înțelegerea mecanismelor prin care câmpurile gravitaționale evoluează și îi transferă energie și impuls materiei. Simulările pe supercomputere permit deja studierea unor evenimente extreme, precum ciocnirile găurilor negre și prăbușirea nucleelor stelelor. Identificarea mecanismelor fizice implicate ar putea oferi însă o imagine mai clară asupra acestor procese.

Cercetătorii consideră că reconectarea gravitațională ar putea apărea în astfel de evenimente astrofizice. Simulările numerice ar putea stabili condițiile necesare producerii fenomenului și ar putea indica dacă acesta lasă o amprentă distinctă în undele gravitaționale emise de găurile negre aflate în coliziune, detectabile de observatoarele LIGO, Virgo și KAGRA.

„Cercetarea noastră oferă bazele teoretice ale reconectării gravitaționale, dar trebuie să stabilim condițiile exacte în care aceasta apare în natură și să înțelegem rolul său în fenomenele astrofizice”, a explicat Comisso.

Studiul a fost publicat în revista Physical Review D.

Vă recomandăm să citiți și:

De ce construirea de baze pe Lună ar putea fi mai riscantă decât au crezut cercetătorii?

Un fenomen bizar se ascunde în vântul solar. Ce au descoperit acum cercetătorii?

Manuscrisul pierdut al lui Schrödinger: descoperirea care schimbă înțelegerea fizicii cuantice

Calea Lactee este unul dintre cele mai bune locuri pentru viață. Ce au arătat noi simulări ale Universului?